B. Optimasi Proses Ekstraksi Menggunakan pelarut Heksana dan Etanol
2. Optimasi Proses Ekstraksi Untuk Memperoleh Ekstrak Heksana
Optimasi proses ekstraksi pada penelitian ini bertujuan untuk mencari peubah optimum pengaruh waktu Maserasi dan nisbah bahan/pelarut yang dapat memaksimalkan hasil ekstrak serbuk biji kamandrah (Croton tiglium). Pencarian peubah optimum dilakukan menggunakan metode Respone Surface Methods (RSM)
dengan rancangan percobaan 22 faktorial. Matrik ordo pertama optimasi diambil dari
percobaan pendahuluan yaitu waktu maserasi dan nisbah bahan/pelarut yang dianggap dapat mengoptimalkan hasil ekstrak menggunakan pelarut heksana.
Pembentukan Model Linier
Matrik ordo pertama optimasi pengaruh waktu Maserasi dan nisbah bahan/pelarut terhadap hasil ekstrak heksana dapat dilihat pada Lampiran 7, sedangkan hasil analisis sidik ragam ordo pertama dapat dilihat pada Lampiran 8.
Hasil penelitian menggunakan rancangan faktorial dan titik pusat menunjukkan bahwa respon hasil ekstrak heksana yang dihasilkan terhadap waktu Maserasi dan nisbah bahan/pelarut berkisar 0.85 – 1.50 g/ml seperti pada Lampiran 7. Hasil analisis sidik ragam pada Lampiran 8. menunjukkan bahwa waktu Maserasi berpengaruh nyata terhadap hasil ekstrak heksana, begitu juga nisbah bahan/pelarut berpengaruh nyata terhadap perolehan hasil ekstrak heksana.
Hasil pembentukan model ordo pertama menggunakan rancangan faktorial dan titik pusat terhadap perolehan hasil ekstrak heksana, menunjukkan bahwa model perolehan hasil ekstrak heksana tidak merupakan persamaan linier tetapi cenderung kuadratik, karena efek kuadratik lebih signifikan bila dibandingkan dengan efek linier hal ini ditunjukkan F hitung sebesar 158.76 seperti pada Lampiran 9 dan 10.
Model ordo pertama dari peubah kode untuk optimasi respon hasil ekstrak heksana tehadap waktu Maserasi dan nisbah bahan/pelarut sebagai berikut :
Y = 1.457500 + 0.09500 X1 + 0.070000X2 – 0.387500X12 – 0.055000X22
dengan :
Y = perolehan hasil ekstrak heksana X1 = waktu Maserasi
X2 = nisbah bahan/pelarut
Hasil uji penyimpangan model seperti pada Lampiran 11, menunjukkan bahwa model bersifat sangat nyata dengan nilai peluang 0.00012. Hal ini berarti model linier yang dibuat menyimpang dari keadaan nyata. Meskipun nilai R2 untuk persamaan ordo
pertama relatif tinggi yaitu R2 = 0,98, namun hasil uji lack of fit (ketidak sesuaian
model) bersifat nyata (α < 0.05). Dengan demikian menunjukkan bahwa model ordo pertama ekstraksi yang diperoleh tidak tepat digunakan untuk menduga respon perolehan hasil ekstrak heksana, karena tidak memenuhi syarat model yang baik. Untuk itu perlu dilakukan analisis statistik selanjutnya untuk pendugaan ordo kedua pada model kuadratik. Menurut Box et al., (1978) syarat model yang baik mempunyai hasil
uji penyimpangan model yang bersifat tidak nyata (α > 0.05). Dengan demikian dari perancangan faktorial dan titik pusat pada ordo pertama perlu ditambahkan empat titik observasi (central composite design) untuk mendapatkan lokasi titik optimum yang tepat dalam analisis statistik selanjutnya untuk menduga ordo kedua pada model kuadratik.
Pembentukan Model Kuadratik
Pembentukan model kuadratik pengaruh waktu Maserasi dan nisbah bahan/pelarut terhadap hasil ekstrak heksana menggunakan data pada rancangan faktorial, titik pusat, dan titik bintang. Model kuadratik pengaruh waktu Maserasi dan nisbah bahan/pelarut terhadap perolehan hasil ekstrak heksana dapat dilihat pada Lampiran 12.
Hasil analisis ragam Lampiran 13, menunjukkan bahwa waktu Maserasi dan nisbah bahan/pelarut berpengaruh sangat nyata terhadap perolehan hasil ekstrak heksana.
Dari hasil uji signifikansi terhadap parameter model kuadratik perolehan ekstrak heksana menunjukkan semua koefisien parameter mempunyai peluang kurang dari 0,05 (∝ < 0,05). Hal ini memperlihatkan bahwa semua parameter model kuadratik memberi pengaruh yang nyata terhadap model, dengan nilai nyata sebesar 98% X1 dan X2
signifikan dengan nilai nyata sebesar 97%, sedangkan nilai nyata sebesar 99% X12 dan
interaksi antara X1X2 tidak nyata dengan nilai nyata sebesar 92%, seperti pada
Lampiran 14.
Adapun persamaan model kuadratik pengaruh waktu Maserasi dan nisbah bahan/pelarut seperti pada persamaan model berikut:
Y = 1.457515+0.075791X1+0.061522X2–0.148155X12-0.055000X1X2–0.190668X22
Y = perolehan hasil ekstrak heksana X1 = waktu Maserasi
X2 = nisbah bahan/pelarut
Hasil uji kesahihan model menunjukkan bahwa model kuadratik hasil ekstrak heksana mempunyai nilai koefisien determinan (R2) relatif tinggi yaitu sebesar 93%.
Hal ini menunjukkan bahwa 93% dari keragaman pada parameter optimasi, dapat dijelaskan oleh model.
Hasil uji penyimpangan model (lack of fit) pada model ordo kedua ini bersifat tidak nyata (α = 0.14) yang berarti model dapat diterima. Berdasarkan kesesuaian ini maka model ordo kedua dianggap lebih sesuai untuk menduga pengaruh waktu dan nisbah bahan/pelarut terhadap hasil ekstrak heksana, seperti pada Lampiran 15.
Hasil uji asumsi residual menunjukkan bahwa gambar sisa menyebar acak disekitar nol. Pemeriksaan asumsi kenormalan juga menunjukkan gambar sisa mendekati garis lurus, sehingga dapat disimpulkan bahwa sisa telah terdistribusi normal dan memenuhi asumsi identik seperti pada Gambar 23.
0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Residual -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Expect ed N or m al Value
Gambar 23. Gambar Sisa Uji Kenormalan Respon Hasil Ekstrak Heksana Terhadap Waktu Maserasi dan Nisbah Bahan/pelarut.
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa persamaan kuadratik perolehan ekstrak heksana (1) telah memenuhi uji kesahihan model (validasi), (2) dapat digunakan untuk menduga perolehan ekstrak heksana optimum pada proses Maserasi, dan (3) dapat menjelaskan hubungan antara peubah waktu Maserasi dan nisbah bahan/pelarut terhadap hasil ekstrak heksana.
Penentuan Nilai Optimum Perolehan Ekstrak Heksana
Model persamaan yang telah memenuhi uji kesahihan model dapat digunakan untuk menduga kondisi optimum respon hasil ekstrak heksana terhadap waktu Maserasi dan nisbah bahan/pelarut. Berdasarkan gambar garis bentuk yang memusat, dapat diketahui bahwa titik optimum sudah dicapai. Analisis permukaan dan gambar garis bentuk permukaan respon hasil ekstrak heksana terhadap waktu Maserasi dan nisbah bahan/pelarut seperti pada Gambar 24 dan 25.
Gambar 24. Respon Permukaan Hasil Ekstrak Heksana Terhadap Waktu Maserasi dan Nisbah Bahan/pelarut
y y y y 1 0,5 0 -0,5 -1 -1,5
Hasil analisis kanonik yang digunakan untuk menentukan titik optimum adalah penentuan titik stasioner yang terjadi pada waktu Maserasi dan nisbah bahan/pelarut seperti pada Lampiran 16. Hasil analisis kanonik titik optimum diperoleh pada nilai kode peubah waktu Maserasi (x1) adalah 0.25 atau nilai aktual waktu Maserasi 6.49 hari dan nilai kode nisbah bahan/pelarut (x2) adalah 0.132987 atau nilai aktual nisbah bahan/pelarut 1: 5.15 g/ml.
Dari hasil percobaan laboratorium pada waktu Maserasi 6.49 hari dan nisbah bahan/pelarut 1: 5.15 g/ml menghasilkan ekstrak heksana yang diperoleh sebesar 1.45 g, hasil percobaan lebih kecil dari nilai prediksi respon pada titik stasioner diperoleh Y = 1.47 g/ml.
Dengan demikian kondisi proses yang optimum yang menghasilkan ekstrak heksana paling tinggi terjadi pada waktu Maserasi 6.49 hari dan nisbah bahan/pelarut 1: 5.15 g/ml dengan hasil ekstrak yang diperoleh sebesar 1.45 g (29%).
1 0,5 0 -0,5 -1 -1,5 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Waktu Maserasi (hari) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Rasio Bahan/pelarut (g)
Gambar 25. Gambar Garis Bentuk Opitimasi Respon Hasil Ekstrak Heksana TerhadapWaktu Maserasi dan Nisbah Bahan/pelarut.